bienvenidos a la segunda cÁtedra de bioquÍmica … · aportes de la bioquÍmica a la medicina:...

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BIENVENIDOS A LA SEGUNDA CÁTEDRA DE BIOQUÍMICA HUMANA!! Prof. Dr. Marcelo O. Lucentini Rp .

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BIENVENIDOS A LA SEGUNDA CÁTEDRA DE BIOQUÍMICA HUMANA!!

Prof. Dr. Marcelo O. Lucentini

Rp.

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BIBLIOGRAFÍA:

-Blanco, A: “Química Biológica”;Décima Edición; Editorial “El Ateneo”; CABA, 2016.

-Lucentini, MO:“Bioquímica Humana:un enfoque interactivo básico-clínico”; Editorial Dunken;CABA;2019.(Librería FAMS: Córdoba 2208Ed. Dunken Ayacucho 357)

-Baynes, JW; Dominiczak, MH. Bioquímica médica; 4a Edición; Elsevier, España, 2015.

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A estudiar!!!

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¿Qué es la Bioquímica?:

La Bioquímica es la ciencia que estudia las diversas moléculas que existen en las células y

organismos vivos, así como las reacciones químicas que se llevan a cabo en los mismos…

bios: vida; khymos: zumo; ica: relativo a…

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La Bioquímica se relaciona con el inicio mismo de la vida…

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¿Cómo se inició la vida en el Universo?...

Se inició como una gran explosión (Big Bang) que ocurrió hace unos 14 mil millones de años…

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Se postula que fue una transformación desde un estado de completo orden (sin materia, ni

energía, ni espacio, ni tiempo) haciaun caos de enormes proporciones…

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La entropía (S), que es una medida del desorden de un sistema, aumentó desde

S = 0 (orden total) hasta un valor enorme (DS= Sf-Si > 0).

DS > 0 implica un proceso espontáneo…

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Inicialmente la temperatura fue enorme. La energía también...

Se formaron partículas subatómicas, lo único compatible con ese ambiente…

A medida que el volumen (V) y la entropía (S) aumentaban (DS>0) la temperatura (T) y la

densidad de la energía (E) fueron disminuyendo...

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Llegó un momento en el que la temperatura y la energía fueron compatibles con la presencia de

materia más compleja y se crearon los primeros núcleos (nucleosíntesis)…

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En el período de nucleosíntesis,el universo se había enfriado lo suficiente

como para permitir la interconversiónentre energía y materia…

Aparecen los protones y neutrones que chocan y se recombinan…

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Las estrellas comenzaron a formarse mil millones de años después del

Big Bang…

La Tierra se formó hace 4.500 millones de años…

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•La energía que el sol irradiaba hacia la tierra junto con su atmósfera particular

produjeron cambios notables;

Al bajar la temperatura se recombinaron ahora los átomos formando moléculas

cada vez más complejas;

•Con el paso del tiempo surgió la vida en la Tierra…

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El experimento de Miller-Urey

La sopa prebiótica: En la década del 50, Harold Ureyy su estudiante graduado Stanley Miller aplicarondescargas eléctricas a sustancias básicas y en unasemana lograron la formación de sustanciascomplejas, entre ellas aminoácidos, los monómerosque forman las proteínas...

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• Condiciones similares en la atmósfera original de la tierra habrían dado origen a la llamada sopa prebiótica, que finalmente dio origen a la vida,

a organismos muy primitivos;

• La fuerza evolutiva y las selección natural (según Darwin) determinaron que los seres primitivos diesen origen a la vida tal cual la vemos hoy…

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Desde la sopa prebiótica al ADN:

Sopa prebiótica

ARN de secuencias al azar

Replicación autocatalítica

Catálisis de péptidos específicos

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En algún momento, se formaron las 4 bases que constituyen el código genético y se unieron a azúcares y fosfatos

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Las bases A T C y G se unieron y formaron largos polímeros…

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Armaron pares únicos y complementariosA…T y G…C

mediante puentes de hidrógeno…

De modo que podían agruparse en cadenas complementarias

..ACGT….GGTT..

..TGCA… CCAA..

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Y así formaron el ADN!...

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MILLONES DE AÑOS ANTES DE CRISTO: 4500: Formación de la TIERRA;

3500: Formación de océanos y continentes; bacterias sulfurosas anaeróbicas fotosintéticas;

2500: Cianobacterias fotosintéticas formadoras de oxígeno;

1500: Eucariontes – Bacterias aeróbicas; atmósfera rica en O2;

1000: Eucariontes multicelulares; 250: Diversificación de los grandes eucariontes…

MOMENTOS PRINCIPALES EN LA EVOLUCIÓN DE LA VIDA EN LA TIERRA:

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OBJETIVOS DOCENTES:

Conocer las distintas formas de relación de la Bioquímica con la Medicina;

Definir los conceptos de materia, divisibilidad, uniones y funciones químicas;

Definir isomería y conocer sus distintos tipos;

Analizar la importancia del agua como componente celular; relacionar su estructura

química con sus propiedades solventes.

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BIOQUÍMICA Y PROPÓSITOS:

El propósito de la bioquímica consiste endescribir y explicar en términosbioquímicos , todos los procesos químicosde las células vivas y su relación con lasalud y la enfermedad.

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La mayor parte, y quizás todas las enfermedades tienen una base

bioquímica…

Síndrome de Ehlers-Danlos

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BIOQUÍMICA Y MEDICINA:

Ricardo es un paciente de 62 años

que refiere dolor y distensión

abdominal después de la ingesta de

lácteos…

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Beta-D-galactosa + Alfa-D-glucosa (Unión beta 1 4)

LACTOSA:

BIOQUIMICA Y MEDICINA:

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BIOQUIMICA Y MEDICINA:

INTESTINO DELGADO:

LACTOSA

LACTASA

BETA-D-GALACTOSA + ALFA-D-GLUCOSA

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INTOLERANCIA A LA LACTOSA:

Déficit de

lactasa

Distensión abdominal

Diarrea

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BIOQUÍMICA MÉDICA E INTERRELACIONES:

La Bioquímica médica se interrelaciona con:

BIOLOGÍA CELULAR

BIOLOGÍA MOLECULAR

GENÉTICA MOLECULAR

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INTERRELACIÓN ENTRE BIOQUÍMICA Y MEDICINA:

Ácidos Proteínas BIOQUIMICA Lípidos Glúcidos nucleicos

Enfermedades genéticas

Anemia de células

falciformesMEDICINA Ateroesclerosis Diabetes

mellitus

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APORTES DE LA BIOQUÍMICA A LA MEDICINA:

Juan, de 18 años, es un estudiante, que a raízde la pérdida de 7 kg de peso en los últimosmeses, orinar mucho e intensa sed concurrió ala consulta médica. Tras haberlo revisado, elclínico le solicitó un sencillo examen delaboratorio, con el que se le diagnosticó azúcaralta en la sangre (diabetes mellitus)…

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APORTES DE LA BIOQUIMICA A LA MEDICINA:

1. Evidenciar las causas y los mecanismos básicos de las enfermedades

INSULINA

DIABETES MELLITUS

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2. Explicar las alteraciones metabólicas de las enfermedades y sus consecuencias clínicas

HIPERGLUCEMIA

GLUCOSURIA HIPEROSMOLARIDAD GLICACIÓN

PÉRDIDADE PESO POLIURIA

POLIDIPSIAPOLIFAGIA

COMPLICACIONESCRÓNICASDESHIDRATACIÓN

FALTA DE INSULINA:

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APORTES DE LA BIOQUIMICA A LA MEDICINA:

3. Sencillas reacciones químicas in vitro se utilizan como pruebas de detección para el

diagnóstico oportuno de enfermedades.

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APORTES DE LA BIOQUIMICA A LA MEDICINA:

4. Colaborar en el control clínico de las enfermedades

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APORTES DE LA BIOQUIMICA A LA MEDICINA:

4. Sugerir tratamientos razonados de las enfermedades

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EL ESTUDIO DE LAS BIOMOLÉCULAS:

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DIVISIBILIDAD DE LA MATERIA:

MATERIA MOLECULA ATOMOS

O HH2O

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ESTADOS DE LA MATERIA:

LIQUIDO solidificación SOLIDO

evaporación volatilización

GASEOSOsublimación condensación

SOLIDO LIQUIDOfusión

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ESTRUCTURA ATÓMICA:

Núcleo (neutrones + protones)

Orbitas (niveles energéticos)

electrones

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NUMERO ATÓMICO (Z):

Es el número de protones que tiene unátomo en su núcleo y por ende, el númerode electrones que hay en sus órbitas…

El número atómico permite clasificar a losdistintos elementos químicos que formanparte de la naturaleza en una tabla…

Na11Z

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NOCIÓN DE ELEMENTO QUÍMICO:¿Qué figura geométrica es común en cada

uno de estos juegos?:

¿Cuál es el elemento común en estas fórmulas?:

H2O; CO2; H2SO4; CO3HNa

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COMPOSICIÓN ELEMENTAL DEL ORGANISMO HUMANO: (en % del peso corporal)

Elementos primarios: Oxígeno: 65% Nitrógeno: 3% Carbono: 18,5% Calcio: 1,5% Hidrógeno:10% Fósforo: 1%

Elementos secundarios: Potasio: 0,30% Cloro: 0,15% Azufre: 0,25% Magnesio: 0,05% Sodio: 0,20% Hierro:

0,005%

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COMPOSICIÓN ELEMENTAL DEL ORGANISMO HUMANO:

Oligoelementos: Flúor: 0,001% Cobre: 0,0002% Yodo: 0,00004% Manganeso: 0,00003% Zinc: vestigios Cobalto: vestigios Molibdeno: vestigios

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CLASIFICACIÓN PERIÓDICA DE LOSELEMENTOS QUÍMICOS:

PERIODO19 20 21 22 23 24

37

K Ca Sc Ti V Cr

Rb

GRUPO

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CLASIFICACIÓN PERIÓDICA DE LOSELEMENTOS QUÍMICOS:

LINEA HORIZONTAL PERIODO Todos los elementos químicos que forman

parte de un mismo periodo tienen elmismo número de órbitas o nivelesenergéticos…

LINEA VERTICAL GRUPO Todos los elementos químicos situados en

un mismo grupo tienen el mismo númerode electrones en su órbita más externa …

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CLASIFICACIÓN PERIÓDICA DE LOS ELEMENTOS QUÍMICOS:

Ej.: el calcio y el hierro están el periodo 4

FeCaZ=20 Z=26

Los dos tienen cuatro órbitas ó niveles

energéticos…

4

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CLASIFICACIÓN PERIÓDICA DE LOS ELEMENTOS QUÍMICOS:

El sodio y el potasio están en el grupo 1:

Na

K

Z=11

Z=19

Los dos tienen un solo electrón en su órbita

más externa o capa de valencia…

1

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CONCEPTO DE ELECTRONEGATIVIDAD:

La electronegatividad es la tendenciaque tiene un elemento químico a atraerelectrones de otro... Ej.: un elementomuy electronegativo es el oxígeno;

La electropositividad es la tendenciaque tiene un elemento químico a cederelectrones a otro…Ej.: un elemento muyelectropositivo es el sodio.

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ELECTRONEGATIVIDAD Y PERÍODO:

En un mismo periodo de la tabla, laelectronegatividad aumenta de izquierda aderecha, en tanto la electropositividaddisminuye en igual sentido…

Aumento de la electronegatividad

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ELECTRONEGATIVIDAD Y UNIÓN QUÍMICA:

La diferencia de electronegatividadesentre dos elementos químicos, servirá parapredecir qué unión química se estableceráentre ellos:

Covalente pura (C-C; O-O;H-H); Covalente polar (C-H; C-O);

Electrovalente (iónica) (Cl-Na; Cl-K).

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UNIÓN COVALENTE PURA:

Ej.: Unión carbono-carbono (C Z=6):

C C

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UNIÓN ELECTROVALENTE:

Ej: cloro(Z=17) y sodio (Z=11)…

Cl Na

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NOCIÓN DE FUNCIÓN QUÍMICA Y GRUPO FUNCIONAL:

La función química es un conjunto de propiedades que permite agrupar a

ciertas sustancias… Las sustancias agrupadas dentro de una

función química presentan análogas propiedades químicas…

El grupo de átomos que le confiere reactividad semejante a distintas

sustancias se llama grupo funcional: por ej.: –CH2.OH (metol)

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FUNCIONES QUÍMICAS:

FUNCIONES OXIGENADAS:O O

CH2.OH C H C OH Alcohol primario

Aldehído Carboxilo

C OHH

Alcohol secundario

C O Cetona

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FUNCIONES QUÍMICAS:

FUNCIONES NO OXIGENADAS:O

NH2 AMINA C NH2 AMIDA

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COMBINACIÓN DE FUNCIONES OXIGENADAS:

FUNCION ÉSTER: ALCOHOL + ÁCIDO,

con pérdida de una molécula de agua

CH2.OH + HO.OC CH2.O.CO + H2OO O

CH2.OH + HO-P-OH CH2.O.P-OHOH OH

Ester fosfórico

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COMBINACIÓN DE FUNCIONES OXIGENADAS:

FUNCIÓN ÉTER: Condensación de dos alcoholes

con pérdida de una molécula de aguaCH2.OH + OH.CH2

CH2.O.CH2 + H2O

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COMBINACIÓN DE FUNCIONES OXIGENADAS:

FUNCIÓN ANHÍDRIDO: Condensación de dos ácidos

con pérdida de una molécula de aguaCO.OH + OH.CO CO.O.CO + H2O

O O O OHO-P-OH + OH-P-OH HO-P-O-P-OH

OH OH OH OHAnhídrido fosfórico

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REPASO DE FUNCIONES QUÍMICAS:

CH2.OH OC O C H

HO C H H C HOH C OH CH2.OHH C OH O

CH2 O P-OH CO.OHOH H2N C H

CH3Reconozca las mismas…

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REPASO DE FUNCIONES QUÍMICAS:

CO H CO.OHH2N C H N C H

CH2.OH CH3O

CO.S.CoA CO.O P OHCH3 H C OH OH

CH2.O P OHO OH

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ISOMERÍA:

Definición:

Los isómeros son aquellas moléculasque poseen la misma fórmulamolecular, pero con diferenteordenamiento de sus gruposmoleculares…

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ISOMERÍA:

CLASIFICACIÓN: A. PLANA:

- de cadena; - de posición; - funcional.

B. ESPACIAL: - diasteroisómeros; - isomería óptica; -isomería geométrica.

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ISOMERÍA DE CADENA:

CH3 CH3CH2 H C CH3CH2 CH2CH2 CH3CH3

C5 H12

n-pentano2-metil-butano

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ISOMERÍA DE POSICIÓN:

CH2.OH CH3 CH2 CH3CH2 H C OH CH CHCH2 CH2 CH2 CHCH2 CH2 CH2 CH2CH3 CH3 CH3 CH3

1-pentanol 2-pentanol

C5 H12 O

1-penteno 2-penteno

C5 H10

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ISOMERÍA DE FUNCIÓN:

OCH2.OH C HC O H C OH CH2.OH CH2.OH

Dihidrox iacetona Gliceraldehído

C3 H6 O3

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♦Un carbono asimétrico es aquel al cual están unidos cuatro átomos o grupo de átomos distintos…

H C OH C* OH

CH2.OH

CARBONO ASIMÉTRICO:

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ISOMERÍA ESPACIAL:Diasteroisómeros

H C O H C OH C* OH HO C* H

CH2.OH CH2.OHD-gliceraldehído L-gliceraldehído

Series D y L

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ISOMERÍA ÓPTICA:

Luz polarizada

DextrógiroLevógiro

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ISOMERÍA GEOMÉTRICA:Configuraciones cis y trans

CO.OH CO.OHC H H CC H C H

cis transCis:120º

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T H E E N D

MUCHAS GRACIAS !!